高校物理
5分で解ける!誘電体に関する問題
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練習の解説授業
コンデンサーの電位差は電池の起電力に等しい
問題文に与えられた情報を図に書き込んでみましょう。
電池は電位差Vの状態を保とうとするので、 コンデンサーの電位差も同じV となります。コンデンサーの電気容量はCと与えられているので、 Q=CV と求まります。
孤立した極板の電気量は変化しない
まずスイッチを開くことで、上の極板は電気的に孤立します。
そのため、 コンデンサーに蓄えられた電気量Qは変化しません。 誘電体を入れても電気量Qは変化しませんが、 電気容量はεrCに変化 します。
電気量Q、電気容量εrCのとき、求めたい電位差をV'とすると、コンデンサーの基本公式より、
Q=εrCV'
と立式できます。あとは(1)の結果をQに代入するとV'が求められますね。
充電したコンデンサーに誘電体をはさむ問題ですね。